高中生物《遗传信息的传递-(2)》最新PPT课件

1、A history of “the most beautiful experiment in biology”遗传信息的传递美国纽约冷泉港会议厅1953年夏第一幕复制之争“全保留复制”DNA复制过程中，亲代DNA分子的两条链都作为模板，互补形成两条新链，新链再组合在一起，形成一个新的子代DNA。两条母链全都保留在一个DNA分子中。子代DNA双链中有一条来自于亲代DNA，一条是新合成的，即“半保留”。德尔布吕克德裔美籍生物学家沃森 克里克“半保留复制”“分散复制”母链水解成若干片段，复制完成后重新组合成子代DNA。子代DNA中既有母链片段，也有新合成片段。如何区分新合成DNA链（子链）与原有DN

2、A链（母链）？DNA复制后，如何观测复制结果？亲代DNA第1次复制后半保留复制全保留复制分散复制Meselson M, Stahl F W. The replication of DNA in Escherichia coliJ. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1958, 44(7): 671-682.美国加州理工学院1957年10月-1958年1月第二幕最美的实验氮元素同位素标记氯化铯密度梯度离心梅塞尔森M. S. Meselson美国化学博士斯特尔F. W. Stahl美国病毒学博士你说这些大佬争来争去没个定论，要不咱做个

3、实验证明下，可好？我看行，你懂化学，我懂生物，咱们是强强联合、天作之合！低 密度 高小时实验步骤：预测实验现象15NH4Cl培养液大肠杆菌14NH4Cl培养多代分裂一次分裂两次离心离心离心繁殖代数全保留复制半保留复制分散复制012一条轻带、一条重带一条轻带、一条重带一条中带一条轻带、一条中带一条中带一条中带一条重带一条重带一条重带实验结果： _DNA复制是半保留复制方式低 密度 高繁殖代数实验编号混合混合轻带 14N-14N中带 14N-15N重带 15N-15N显微光密度计紫外光照射轻中重带带带DNA含量密度0Bessman M J, Kornberg A, Lehman I R. Enzy

4、matic synthesis of deoxyribonucleic acidJ. Journal of Biological Chemistry, 1956, 244(11):3029.Korenberg J R, Freedlender E F. Giemsa technique for the detection of sister chromatid exchangesJ. Chromosoma, 1974, 48(4): 355-360.DNA体外复制实验真核细胞DNA复制电镜照染色单体色差法实验第三幕新的证据DNA体外复制实验1958年，科恩伯格发现在适宜温度和pH下，只有在试管

5、中加入：4种脱氧核苷酸、大肠杆菌研磨提取液、ATP、少量噬菌体DNA后，DNA含量才会增加，且新合成DNA的碱基比例与噬菌体DNA非常相似。加入的噬菌体DNA起何作用？加入的4种脱氧核苷酸起何作用？加入的ATP起何作用？加入的大肠杆菌研磨液起何作用？Arthur Kornberg美国生化学家亲代DNA子代DNADNA聚合酶解旋酶母链子链原料模板含有DNA复制所需要的酶供能解旋：解旋酶催化氢键断裂，消耗ATP，碱基暴露，形成二条模板链（母链）1合成子链：周围游离的脱氧核苷酸与母链的碱基互补配对、形成氢键，DNA聚合酶催化相邻脱氧核苷酸形成磷酸二酯键，形成一条新链（子链）2螺旋化：子链与母链恢复双

6、螺旋结构3DNA复制是全部解旋后再复制吗？右图A、B、C三处复制先后顺序？左图DNA复制可能的场所？左图DNA复制可能的时期？不是，边解旋边复制BCA复制起点亲代DNA2个子代DNA母链子链A B C细胞核、线粒体、叶绿体分裂间期（有丝分裂、减数分裂）真核细胞DNA复制电镜照染色单体色差法实验1974年，科伦贝格发现：将中华仓鼠（2N=22）卵巢细胞放在含BrdU（5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸，一种碱基类似物）培养液中培养后，经Giemsa染料染色，DNA渗入BrdU越多，染色越浅。从第二次分裂周期开始，姐妹染色单体出现色差。第一次分裂中期第二次分裂中期第三次分裂中期Graham J E, Mari

7、ans K J, et al. Independent and stochastic action of DNA polymerases in the replisomeJ. Cell, 2017, 169(7): 1201-1213. e17.第四幕尾 声1985年，Kary Mullis发明了聚合酶链式反应（PCR），可在几小时内人工合成上百万份DNA拷贝，广泛应用于生物学、医学、刑侦等领域。PCR仪2017年，美国加州大学等机构研究人员利用复杂的成像技术和荧光染料，首次拍摄到大肠杆菌单个DNA分子复制的全过程：巩固练习现将中华仓鼠（2N=22）卵原细胞放在含BrdU、不含胸腺嘧啶脱氧核苷

8、酸（T）的培养液中培养，细胞分裂后用Giemsa染料染色。DNA双链都不含BrdU的染色体颜色最深，DNA单链含BrdU的染色体颜色较深，DNA双链都含BrdU的染色体颜色较浅。新手：DNA复制2次后，含T的DNA分子占所有DNA分子的比例_。普通：若某DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸200个，经过3次DNA复制， 结合了_个游离的BrdU。困难：有丝分裂第1、2次后期每个细胞中染色体几条较深、几条较浅？ 第一次：44条较深 第二次：22条较深、22条较浅专家：有丝分裂经1、2次分裂后含较深染色体的子细胞比例？ 第一次：1 第二次：1/2, 11/21400遗传物质代代同，吾自一生无复重。万里

9、长歌行己路，不畏浮云不随风。科恩伯格于1959年获得诺贝尔生理学或医学奖沃森、克里克于1962年获得诺贝尔生理学或医学奖德尔布吕克于1969年获得诺贝尔生理学或医学奖梅塞尔森之后在哈佛大学任教，于1963年获美国国家科学院奖，1995年获摩尔根奖斯特尔之后在俄勒冈大学任教，于1996年获摩尔根奖2017年，美国加州大学等机构研究人员利用复杂的成像技术和荧光染料，首次拍摄到大肠杆菌单个DNA分子复制的全过程：Meselson M, Stahl F W. The replication of DNA in Escherichia coliJ. Proceedings of the National

10、 Academy of Sciences, 1958, 44(7): 671-682.美国加州理工学院1957年10月-1958年1月第三幕最美的实验Norman W. Church Laboratory of Chemical Biology冈崎恒子（左），冈崎令治（右）冈崎片段复制起点双向复制密度时间(分钟)繁殖代数甲 乙 丙Fig. 7. CHO cell after three rounds of replication in the presence of BrdUrd. Only one fourth of the chromatin is unifilarly substitut

11、ed and thus stained darkly with the FPG techniqueFig. 6. An endoreduplicated cell showing the inner two chromatids darkly stained by the FPG technique. This indicates an outer-outer orientation of the newly synthesized polynucleotide strands (see text)Fig. 11 . Chinese hamster ovary cell. Chromosome

12、s stained by the fluorescent plus Giemsa (FPG) technique to give permanently Giemsa-stained harlequin chromosomes中国仓鼠，2N=22拓补异构酶：在双链DNA解螺旋的时候打断单链（Type I ）或双链Type II），然后DNA helicase（DNA解旋酶）来断开DNA-DNA或DNA-RNA之间的氢键轻中重带带带DNA含量密度0轻带中带重带密度DNA含量0梅塞尔森和斯特尔认为：DNA双链为15N-15N呈重带DNA双链为14N-15N呈中带DNA双链为14N-14N呈轻带TIPA history of “the most beautiful experiment in biol